國電康平發電有限公司2臺600 MW機組鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司引進英國MITSUIBABCOCK公司技術設計、制造的一次中間再熱、變壓運行，帶內置式循環泵啟動系統，固態排渣、單爐膛平衡通風、尾部雙煙道、全鋼構架懸吊結構、全封閉布置的超臨界直流鍋爐，型號為HC-1900/25.4-YM3。鍋爐水冷壁為膜式水冷壁，從冷灰斗進口一直到標高46 659 mm的中間混合集箱之間為螺旋管水冷壁，爐膛上部為垂直管屏。機組投產2個月后2臺鍋爐的水冷壁先后各發生2次爆管事故，爆管位置均在爐膛下部前后墻冷灰斗部位的螺旋管水冷壁。對爆管部位取樣進行化學成分分析、金相分析，并對該部位材料及應力特點進行分析，以找出水冷壁爆管的原因，解決了水冷壁連續爆管影響機組安全運行的問題。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1、冷灰斗部位水冷壁結構及爆管部位
冷灰斗及爐膛下部采用螺旋管水冷壁，為焊接膜式壁。螺旋管圈規格為∮38.1×7.5 mm、∮38.1x9 mm，材質為15CrMoG，由492根組成。密封扁鋼雙面坡口，厚6.4 mm，材質為15CrMoG。安裝時采用地面預組大屏、先定位管屏位置再對口后燒密封的施工方法，焊接工藝及安裝標準均符合國家標準。
水冷壁爆管區域位于爐膛前后墻冷灰斗部位水冷壁的下部，爆管區域基本位于同一個水平斷面，爆管部位集中、管束多，其中1號爐共爆管121根，2號爐共爆管87根。
2、化學成分分析
對爆管區域的鋼管及中間焊縫（扁鋼）取樣進行化學成分分析，分析結果見表1。由表l可知，鋼管的化學成分正常，符合GB5310標準15CrMoG鋼要求；中間焊縫成分基本符合與15CrMoG鋼匹配的焊材成分要求（中間焊縫存在焊材與母材成分混合現象，成分波動較大），說明不是材質原因引起爆管。
3、金相分析
3.1宏觀分析
在爆管水冷壁樣品上取下2段鋼管進行宏觀分析。樣品中間焊縫橫向裂紋較多，且為裂紋源；其中一段中間焊縫裂紋已有多處擴展到鋼管使鋼管出現環向裂紋；另一段除有l處中間焊縫裂紋擴展到鋼管使鋼管出現環向裂紋外，焊縫和鋼管連接處出現縱向裂紋。
3.2微觀分析
在鋼管與中間焊縫連接處取樣進行微觀分析，發現裂紋起始于焊縫，止于鋼管。鋼管組織為鐵素體+貝氏體，焊縫組織為貝氏體+少量鐵素體，為正常組織。
4、應力分析
造成該區域水冷壁爆管的應力來源可能有以下幾個方面。
a．安裝時若管屏轉角部位兩側螺旋水冷壁管屏的平整度和長度不好，或前后左右對應的安裝標高相對位置不一致，運行中會產生剪應力和扭應力，出現大面積撕裂鰭片。電建公司及監理公司證明在水冷壁安裝時工藝非常嚴格，且從鋼管的斷裂現象及數量上分析也不是安裝應力引起爆管。
b．焊接質量不良產生殘余應力。由于鰭片焊接過程中未按國家行業標準的工藝進行熱處理，存在殘余熱應力；鰭片端頭不合理的火焰切割缺口、管片局部結構應力集中及吊裝和運輸過程中的局部受力不均等原因，也會導致個別管片局部出現宏觀裂紋，甚至發生斷裂。而鋼管和焊縫的組織正常，證明不是焊接質量不良引起爆管。
c．運行調整方式不當可引起熱應力。爆管部位為爐膛低溫區，運行中不會產生過大熱應力，不會使管子發生局部斷裂。
d．如水冷壁管內有雜質堵管會造成局部過熱爆管。而爆管區域水冷壁進行管內檢查無雜物堵管，可排除此因素。
e．管道設計內外壁溫差低于160℃，若鋼管內外壁溫差達到200℃以上會造成熱應力驟增，使管道出現裂紋。從斷裂現象看．橫向裂紋起始于中間焊縫并向鋼管擴展，有的已造成鋼管環向開裂；縱向裂紋位于鋼管與焊縫連接處。可確定為鋼管局部溫差過大，局部熱應力超過鋼管強度極限，造成焊縫橫向和縱向開裂，進而擴展造成鋼管環向開裂泄漏。
5、爆管原因分析
針對能產生鋼管局部溫差過大的原因進行了全面檢查、試驗。
a．受熱面保溫。經檢查保溫良好，且發生水冷壁爆管的部位屬“內爆”，即使保溫不好也不會產生200℃以上的溫差，證明不是由保溫引起。
b．爐底漏風。爐底水封良好，撈渣機箱體液位正常，不會出現爐底大量漏風使水冷壁下部被冷風冷卻現象。
c．通過觀察發現泄漏區域水冷壁表面上的積灰有于涸的水痕，通過進一步試驗，在投渣斗噴淋水時發現泄漏區域水冷壁有被渣斗噴淋水噴淋現象發生。經測算，渣斗噴淋水水溫約為20℃，當水冷壁進口的給水溫度達到280℃時，被噴淋水噴淋部位的水冷壁內外壁溫差可達到260℃，溫差產生的熱應力足以造成水冷壁斷裂（水冷壁斷裂區域和被渣斗噴淋水噴淋區域恰好吻合）。分析認為就是這個原因使水冷壁管束同時斷裂。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
經過廠家確認，爐底渣斗噴淋水管的噴水孔方向設計有誤，正常應是噴水孔朝下部噴水，裝反后向上部噴水，部分噴水直接噴到前后墻冷灰斗部位水冷壁下部，造成水冷壁外壁被噴水冷卻，溫差過大產生的熱應力造成水冷壁斷裂。廠家對噴水管進行重新設計改裝，噴水孔改為向下，問題得以解決。
機組重新啟動后鍋爐運行一直比較穩定。該區域未再發生水冷壁爆管事故。國電康平發電有限公司鍋爐水冷壁爆管部位在國內鍋爐爆管事故中很少見，事故比較典型，對鍋爐的水冷壁爆管研究有很好的借鑒意義，也為同類型機組的安裝和運行提供了經驗。
1、冷灰斗部位水冷壁結構及爆管部位
冷灰斗及爐膛下部采用螺旋管水冷壁，為焊接膜式壁。螺旋管圈規格為∮38.1×7.5 mm、∮38.1x9 mm，材質為15CrMoG，由492根組成。密封扁鋼雙面坡口，厚6.4 mm，材質為15CrMoG。安裝時采用地面預組大屏、先定位管屏位置再對口后燒密封的施工方法，焊接工藝及安裝標準均符合國家標準。
水冷壁爆管區域位于爐膛前后墻冷灰斗部位水冷壁的下部，爆管區域基本位于同一個水平斷面，爆管部位集中、管束多，其中1號爐共爆管121根，2號爐共爆管87根。
2、化學成分分析
對爆管區域的鋼管及中間焊縫（扁鋼）取樣進行化學成分分析，分析結果見表1。由表l可知，鋼管的化學成分正常，符合GB5310標準15CrMoG鋼要求；中間焊縫成分基本符合與15CrMoG鋼匹配的焊材成分要求（中間焊縫存在焊材與母材成分混合現象，成分波動較大），說明不是材質原因引起爆管。
3、金相分析
3.1宏觀分析
在爆管水冷壁樣品上取下2段鋼管進行宏觀分析。樣品中間焊縫橫向裂紋較多，且為裂紋源；其中一段中間焊縫裂紋已有多處擴展到鋼管使鋼管出現環向裂紋；另一段除有l處中間焊縫裂紋擴展到鋼管使鋼管出現環向裂紋外，焊縫和鋼管連接處出現縱向裂紋。
3.2微觀分析
在鋼管與中間焊縫連接處取樣進行微觀分析，發現裂紋起始于焊縫，止于鋼管。鋼管組織為鐵素體+貝氏體，焊縫組織為貝氏體+少量鐵素體，為正常組織。
4、應力分析
造成該區域水冷壁爆管的應力來源可能有以下幾個方面。
a．安裝時若管屏轉角部位兩側螺旋水冷壁管屏的平整度和長度不好，或前后左右對應的安裝標高相對位置不一致，運行中會產生剪應力和扭應力，出現大面積撕裂鰭片。電建公司及監理公司證明在水冷壁安裝時工藝非常嚴格，且從鋼管的斷裂現象及數量上分析也不是安裝應力引起爆管。
b．焊接質量不良產生殘余應力。由于鰭片焊接過程中未按國家行業標準的工藝進行熱處理，存在殘余熱應力；鰭片端頭不合理的火焰切割缺口、管片局部結構應力集中及吊裝和運輸過程中的局部受力不均等原因，也會導致個別管片局部出現宏觀裂紋，甚至發生斷裂。而鋼管和焊縫的組織正常，證明不是焊接質量不良引起爆管。
c．運行調整方式不當可引起熱應力。爆管部位為爐膛低溫區，運行中不會產生過大熱應力，不會使管子發生局部斷裂。
d．如水冷壁管內有雜質堵管會造成局部過熱爆管。而爆管區域水冷壁進行管內檢查無雜物堵管，可排除此因素。
e．管道設計內外壁溫差低于160℃，若鋼管內外壁溫差達到200℃以上會造成熱應力驟增，使管道出現裂紋。從斷裂現象看．橫向裂紋起始于中間焊縫并向鋼管擴展，有的已造成鋼管環向開裂；縱向裂紋位于鋼管與焊縫連接處。可確定為鋼管局部溫差過大，局部熱應力超過鋼管強度極限，造成焊縫橫向和縱向開裂，進而擴展造成鋼管環向開裂泄漏。
5、爆管原因分析
針對能產生鋼管局部溫差過大的原因進行了全面檢查、試驗。
a．受熱面保溫。經檢查保溫良好，且發生水冷壁爆管的部位屬“內爆”，即使保溫不好也不會產生200℃以上的溫差，證明不是由保溫引起。
b．爐底漏風。爐底水封良好，撈渣機箱體液位正常，不會出現爐底大量漏風使水冷壁下部被冷風冷卻現象。
c．通過觀察發現泄漏區域水冷壁表面上的積灰有于涸的水痕，通過進一步試驗，在投渣斗噴淋水時發現泄漏區域水冷壁有被渣斗噴淋水噴淋現象發生。經測算，渣斗噴淋水水溫約為20℃，當水冷壁進口的給水溫度達到280℃時，被噴淋水噴淋部位的水冷壁內外壁溫差可達到260℃，溫差產生的熱應力足以造成水冷壁斷裂（水冷壁斷裂區域和被渣斗噴淋水噴淋區域恰好吻合）。分析認為就是這個原因使水冷壁管束同時斷裂。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
經過廠家確認，爐底渣斗噴淋水管的噴水孔方向設計有誤，正常應是噴水孔朝下部噴水，裝反后向上部噴水，部分噴水直接噴到前后墻冷灰斗部位水冷壁下部，造成水冷壁外壁被噴水冷卻，溫差過大產生的熱應力造成水冷壁斷裂。廠家對噴水管進行重新設計改裝，噴水孔改為向下，問題得以解決。
機組重新啟動后鍋爐運行一直比較穩定。該區域未再發生水冷壁爆管事故。國電康平發電有限公司鍋爐水冷壁爆管部位在國內鍋爐爆管事故中很少見，事故比較典型，對鍋爐的水冷壁爆管研究有很好的借鑒意義，也為同類型機組的安裝和運行提供了經驗。
